「蔓延する」微生物に対して、植物はどんな「魔法の防御力」を持っているのでしょうか？

ここ数年は、免疫学が一般の人々の間で最も人気を集めた時期かもしれません。 99 歳から歩き始めたばかりの年齢まで、おそらく誰もがワクチンについて知っているでしょう。少し注意を払えば、抗体、免疫細胞、抗生物質などについても知っているかもしれません。また、細菌は消毒剤で殺せることや、マスクを着用することで防げることも人々は知っています。もちろん、本当に怒らせたくない場合は、隠れて危険な場所を避けることもできます。

そこで、興味深い疑問が浮かび上がります。植物は私たち人間のように動き回ることができず、病院もありません。では、自然界に遍在する微生物に直面したとき、植物はどうするのでしょうか?では、植物には免疫力があるのでしょうか?

答えはイエスです。自然界で生き残るために、植物は当然免疫力を持っていますが、それは脊椎動物の免疫力とまったく同じではありません。では、植物の免疫とは何でしょうか?以下でそれについてお話ししましょう。

01. 植物の免疫力とはどのようなものですか？

植物には、私たちがよく免疫と呼んでいる適応免疫システムがありません。しかし、植物は依然として特異的免疫を持ち、免疫記憶を確立しており、これらの免疫は、植物の病気の回避、病気への抵抗性、病気への耐性という 3 つの側面にまとめることができます。

どうやって？ちょっと分かりにくいでしょうか？典型的な例として、我が国の植物界であるシーサンパンナを取り上げましょう。シーサンパンナは我が国で最も生物多様性に富んだ場所だと考えられています。我が国本土最大の熱帯地域であるこの地は、国内最大の熱帯雨林と最も高い生物多様性を誇ります。国内の動物の4分の1と植物の6分の1がここで育ちます。熱帯植物だけでも5,000種以上あります。植物を研究するには最適な場所の一つと言えます。

シーサンパンナの独特な生物多様性は、その地域の独特な気候や地理的環境にも関係しています。一方、多くの熱帯地域と同様に、シーサンパンナは雨季と乾季の典型的な熱帯二季気候様式を呈しています。この地域は雨季には降雨量が豊富です。一方、乾季には地形と気候の影響で西双版納では乾季霧が多く発生します。例えば、次の図は西双版納の霧の日の統計を示しています[1]。

10月から翌年の4月までの乾季には、西双版納の霧の日の割合が非常に高く、特に孟臘では4月でも3分の1の日が霧になっていることがわかります。この霧の多い環境により、シーサンパンナには追加の水と化学成分が供給され、乾季の間も比較的高い湿度が維持され、地元の植物がよりよく成長できるようになります。

もちろん、湿度が高いことは植物の成長を促すだけでなく、植物の天敵である微生物にとっても非常に適していることを意味します。結局のところ、湿度は微生物にとって非常に重要な要素です。

たとえば、どちらも熱帯地域です。研究者らは海南省と西双版納の土壌微生物の多様性を比較し、西双版納の土壌微生物の多様性が有意に高いことを発見した[2]。

このことから、シーサンパンナは植物の多様性が高い一方で、より複雑で多様な微生物にも直面しているため、地元の植物は微生物に対処する能力がより強くなければならないことがわかります。

02. 植物は微生物とどのように対処しますか?

では、植物は微生物にどのように対処するのでしょうか?

まず第一に、植物は人間の先天性免疫に似た、自然の物理的な病気に対する抵抗力を持っています。私たち人間には皮膚などの生来のバリアがあり、植物にも樹皮などの自然の防御機能があります。もちろん、それだけでなく、多くの植物は、クチクラ、ワックス層、コルク層などの一連の天然の保護層も発達させており、微生物の侵入に効果的に抵抗し、第一線の防御として機能します。

第二に、植物には天然の抗菌成分も含まれており、これが植物の抗菌性の鍵となります。

植物の表皮は多くの微生物の侵入に抵抗することができますが、微生物が植物体に侵入すると、他の抗菌方法が必要になります。植物の場合、主に植物自身が分泌する抗菌成分である各種抗生物質に頼っています。種類はいろいろあります。たとえば、多くの植物には独特の香りがあり、最も一般的なものは芳香植物です。これらの植物は芳香性の油性液体を抽出しますが、これは植物の広範囲にわたる抗菌成分です。これがモノテルペンを植物から抽出する方法です。これらは多くの植物種に広く分布しており、この成分の抗菌作用は十分に研究されている[3]。

上の図に示すように、テルピネン-4-オールの異なる用量は、Pseudomonas fluorescens に対して阻害効果を持ちます。微量でも阻害効果を発揮します。 2uL/mL の投与量の阻害効果は、一般的な抗菌抗生物質カナマイシン (陽性対照) の 50ug/mL の阻害効果に相当します。つまり、テルピネンは低濃度の方が優れた抗菌効果を発揮します。

テルピネン-4-オールの抗菌メカニズムに関する研究も数多く行われています。テルピネン-4-オールは細菌の細胞壁を効果的に破壊し、細胞膜を露出させ、さらに細胞膜の透過性を変化させ、細胞内イオンを排出させ、殺菌効果を発揮します。

たとえば、植物が分泌する別の種類のタンパク質成分として、リゾチームがあります。これはグリコシド加水分解酵素の一種です。バクテリオスタチンとは異なり、微生物の細胞壁に特異的に作用し、病原体に対する広範囲の耐性を発揮し、殺菌効果を達成できる生物学的に活性なプロテアーゼです。

実際、植物は非常に強力な抗菌力を持っており、それが自然界での生存の基本的な保証となっています。

03. これらの天然抗菌成分は人間にとって有用ですか？

植物は非常に強い抗菌力を持っているので、植物から抗菌成分を取り出し、人間に役立てることは可能でしょうか？実際、人類は植物からさまざまな抗菌成分を広く得てきました。たとえば、現在世界中で広く栽培されているメラレウカ・アルテルニフォリアはその典型的な例です。

メラレウカ・アルテルニフォリアは、オーストラリア原産のフトモモ科メラレウカ属の木です。地元のアボリジニの人々はメラレウカ・アルテルニフォリアの葉を浸し、傷口に塗って治癒を促進していました。第二次世界大戦中、オーストラリア兵の救急箱には外傷治療のためにメラレウカ・アルテルニフォリアから抽出したティーツリーオイルも入っていました。

メラレウカ・アルテルニフォリア精油の抗菌作用は広く知られているため、学者たちはそれに関する科学的研究を始めています。たとえば、1923 年にオーストラリアの科学者 C.R. ペンフォールド博士が初めてティーツリー精油の殺菌効果を研究し、ティーツリー精油が実際に細菌を大幅に殺すことができることを発見しました。その殺菌力はフェノールの13倍であり、地元の伝統的な認識を裏付けています[4]。

さらに研究を進めると、その中心成分はテルピネン-4-オールであることがわかりました。これは、先に述べたように明らかな抗菌効果を持つ植物性抗菌成分でもあります。

ティーツリー精油の優れた抗菌作用により、テルピネン-4-オールを豊富に含む高収量品種がその後広く栽培され、米国、東南アジアから中国に至るまで世界各地に導入されました。抗菌作用に優れた植物の植え付けが始まりました。

現在、メラレウカ・アルテルニフォリアから抽出されたエッセンシャルオイルは、多くの分野で広く使用されています。例えば、バイオメディカルの分野では、メラレウカ・アルテルニフォリアのエッセンシャルオイルは優れた抗菌力を持っています。その主成分であるテルピネン-4-オールは多くの研究で抗菌作用が確認されており、その抗菌メカニズムも解明されています。そのため、2001年に欧州薬局方に掲載され、米国FDAによって市販薬として承認されました。

現在、テルピネン-4-オールに関する研究は抗菌分野にとどまらず、他の疾患領域にも拡大しており、多くの疾患の治療に新たな選択肢を提供しています。

もちろん、優れた抗菌成分として医薬品としてだけではなく、日常生活においても幅広い用途があり、代表的なものとしては衣類の洗濯など日常の除菌が挙げられます。

雨の日に洗濯物を干すと、必ずさまざまな臭いが発生することに気づいたことがあるかもしれません。その理由は、身の回りに遍在する微生物が私たちの衣服を餌として、湿気の多い気候によって大量に増殖し、さまざまな悪臭物質を分泌するからです。

植物にはさまざまな抗菌物質が含まれているとお話ししましたが、植物から抗菌成分を摂取することで細菌を駆除することはできないのでしょうか？答えはイエスです。それは実際に適用されました。

植物性抗菌成分には、刺激がなく敏感肌にも使用できるという利点もあります。生物システムの典型的なスタイルはバランスです。彼らは自らの機能を自己調整します。例えば、抗菌効果を目的としてこれらの免疫物質を過剰に分泌し、他の機能に影響を及ぼすことはあり得ません。その結果、抗菌効果と成長や繁殖などの他の多くの機能とのバランスが取れます。つまり、植物は細菌を抑制しながら正常な機能を維持できるということがわかり、これは私たちにとって非常に有益です。当社の衣類の多くは植物繊維から作られているため、植物の抗菌効果をよりよく活用でき、植物繊維に過度のダメージを与えることなく細菌を抑制します。これが植物の殺菌による自然な利点です。

私たちは長年にわたり、生物多様性を保護するために懸命に取り組んできました。実際、生物多様性を守ることは私たち自身を守ることでもあります。メラレウカ・アルテルニフォリアのような植物のように、私たちは植物の殺菌に魔法の力があることを発見しました。この力は病気に抵抗し、生活を向上させ、より健康的で安全なライフスタイルを実現するのに役立ちます。

[1] 彭海英、石正濤、童少宇。西双版納の霧の気候特性と影響要因[J]。地理研究、2020、39（08）：1907-1919。

[2] Du Haonan、Wei Yaqing、Quan Fei、他。シーサンパンナと海南省のゴム農園における根圏細菌群集の構成と多様性[J]。西部林業科学ジャーナル、2022年、51(01):77-83。 DOI: 10.16473/j.cnki.xblykx1972.2022.01.012.

[3] Geng Yiming、Li Tingting、Li Jianrong、他。テルピネン-4-オールのPseudomonas fluorescensに対する抗菌活性とメカニズム[J]。食品科学、2022年、43(01):30-36。

[4] 呉克剛エッセンシャルオイル植物メラレウカ・アルテルニフォリア[J]。ライフワールド、2021(09):28-29。